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        如何學習嵌入式軟件開發?

        • 發布:嵌入式培訓
        • 來源:嵌入式問答
        • 時間:2017-05-05 11:01

        什么是嵌入式?

        嵌入式分為廣義和狹義兩種。廣義的嵌入式就是片上系統(systemonachip),包括單片機、PSOC、NIOS、Microblaze等。而狹義的嵌入式就是ARM9、cortexA8等特定的跑操作系統的芯片。這里主要介紹狹義嵌入式的學習路線。

        還是主流的方法,先學會使用它,再深入研究底層。

        常用的操作系統有Linux、WINCE、安卓、Vxworks、QNX、OSE等,目前資料最多的是linux,所以下面以linux為例。

        一、安裝虛擬機和linux系統。

        一般人用的電腦都會裝Windows系統,要想在Windows上跑其它系統,得安裝虛擬機。而目前主流的虛擬機有vmware、VirtualBox、hyperV等,你可以隨便選一個安裝。然后去官網下載個人版的linux鏡像(.iso文件)并把它安裝在虛擬機里面即可,這里給出主流linux系統的官網鏈接:ubuntu、fedora、centos、debian、suse。如果你沒有用過linux的話,推薦使用ubuntu。因為RedHat要收費,并改名為RHEL,所以這里不作介紹。

        先下載一本《鳥哥私房菜》。然后進入第二、三、四階段(前期的學習不需要開發板)。

        二、學會使用linux常用命令。

        這里,必須改改在Windows下點鼠標的習慣,在linux下做事得用命令行。此外,在linux下載軟件,不需要在百度下載,而是用linux自帶的軟件包管理工具(如:apt-get、dnf、rpm等)。如果你用ubuntu的話,得修改軟件源(下載軟件的網址),因為國外的源比較慢,百度上有詳細說明。接下來,得學會最基本的命令,如:ls、cd、find、grep、ps、diff、fdisk、ifconfig等。跟著教材多操作幾遍就會了,沒有很深的理論知識,不需要掌握所有的命令,也不需要記住所有命令的選項,用到的時候會查就可以了。有空的話可以上ubuntu社區或者linux公社。

        三、學會使用linux常用工具。

        1、編輯器(寫代碼必備的)。有gedit,vim,emacs,sublime等,推薦學vim。

        2、gcc和gdb。gcc是編譯器,gdb就是代碼調試器。

        3、makefile、autoconf、automake。這里可不像VC++6.0這種工具,點個鼠標就給你編譯好。在linux下,你得用makefile和make工具,來編譯代碼。其中autoconf和automake可以自動生成makefile。

        4、ssh、tftp。如果你在ARM開發板上弄了個Web服務器,那么,你就可以用這些工具去訪問它。其中,ssh工具建議用SecureCRT或者MobaXterm。

        5、samba。要想用linux跟windows交換數據,還可以搭建samba服務器。

        6、版本控制器。有svn,cvs,Git等,推薦學git。有了git,你就不必手動備份代碼了。

        四、學會編寫shell腳本。

        在實際工作中,復雜的系統管理操作,不會一行一行地敲命令,而是用腳本(命令是基礎)。腳本也是一種編程語言,只不過是解釋型語言。相比C/C++、C#、Java這類高級語言,腳本要易學很多(因為增加了語法糖)。在linux下,shell也有很多種,如:bsh、bash、csh、tcsh、ksh、zsh等,一般是學bash,其它的遇到再學也不遲,因為都是大同小異的。此外,bash語法比較奇特,很多符號(如:$#,$0,$?等)比較難記,不過也沒必要特意去死記它,有個印象就可以了,用到的話再查手冊,這里重點掌握正則表達式。如果有時間的話,建議再學Python腳本,python的語法要容易很多,用途也比bash廣很多。推薦《Shell腳本編程訣竅》。

        五、學會linux下C編程。

        盡管學會bash已經能做很多事情了,但是驅動和內核開發還是用C語言,因為那時候系統還沒起來,bash是用不了的。此外,C語言的執行效率比bash要高,網絡編程的Socket也常常用C語言開發。在這里,得掌握基本的文件操作、進程/線程控制、Socket等。推薦《Linux環境C程序設計》、《UNIX環境高級編程》、《UNIX網絡編程卷1》、《UNIX網絡編程卷2》,或許這些教材有點難,但是,請不要鉆牛角尖,不懂的暫時跳過,在學完下一階段的理論之后,再來看,之前不懂的東西就變得容易。

        六、增強理論知識。

        因為有的人打著嵌入式硬件工程師的名號裝逼,其實嵌入式硬件就是普通硬件工程師做的工作。我們這里都是討論軟件方面的內容,而且嵌入式是以軟件為主導的(工資上有較大差距)。如果對硬件感興趣的,可以參考本博客《如何學習硬件設計——理論篇》和《如何學習硬件設計——實踐篇》,這里不要求掌握硬件,有一定程度的了解即可。

        1、單片機。具體的學習路線請參考本博客的《如何學習單片機》。不想學單片機的話,可以學計算機組成原理。

        2、數據結構。主要掌握表和樹,其中鏈表會在操作系統的調度算法中用到。

        3、操作系統。全部都是重點,必須深入研究,才會對linux有個較全面的認識。

        4、編譯原理。有時間的話,最好多看看,沒空的話,也得了解一下。對于提高編程能力,有一定的幫助。

        5、數據庫。除了基本的數據庫理論之外,還得掌握SQLite或者Oracle。

        6、ARM體系結構。介紹ARM的架構和指令集,在移植uboot和驅動中會用到,不做這兩項工作的話,可以不學。

        7、計算機網絡基礎。開發中用到的socket、ssh、tftp、http就會涉及到網絡相關的知識。

        8、接口應用。如:串口、zmodem、IIC、SPI、1-wire、USB、HDMI、CAN、IIS、PCIE、藍牙、陀螺儀等。

        學完上面這些理論之后,得再復習一下linux下C編程,你會有更大的收獲。

        先下載一本韋東山的《嵌入式Linux應用開發完全手冊》,還要買一塊2440的開發板(雖然s3c2440已經停產,但是這芯片依照是資料最多的一塊),然后進入七、八、九、十階段。其中第七、八、九階段,使用開發板自帶的bootloader即可,暫時不必研究它。

        七、文件系統。

        在學習操作系統原理的時候,已經有介紹文件系統了,而且不需要深入研究文件系統的具體算法,只需要了解其特性再學會使用它就可以了。如:NFS、FAT32、NTFS、yaffs2、ext4、ZFS等。

        八、內核裁剪。

        一般初學,可以先掌握內核剪裁(具體工作就是填寫若干個選項)。剪裁只是去掉內核部分不需要的功能,以減少代碼體積。這里只要求你對內核的各個功能選項都很熟悉就可以了。如果剪裁還不能滿足要求的話,得閱讀內核源碼,修改內核了。推薦《UnderstandingtheLinuxKernel》和《LinuxKernelDevelopment》。閱讀內核源碼,推薦windows下的sourceinsight。

        九、驅動開發。

        由于系統還沒起來,所以驅動能用到的API(內核的部分API,如:kprintk、kmalloc等)并不多,很多函數還是得自己寫的,其中,會經常訪問臨界資源,所以得掌握自旋鎖、睡眠鎖。此外,驅動程序出問題的話,整個系統就掛掉了,所以還要掌握各種調試驅動的方法,如:goto語句、日志系統、KDB等。接下來就要熟悉掌握字符設備和塊設備的驅動程序了。推薦《小白的博客》和《LinuxDeviceDrivers》(不建議看中文版)。

        十、移植bootloader。

        單片機也有bootloader,在keilC下的startup.a51,主要是做一些初始化工作。那么,在ARM上面的bootloader也是一樣的功能,同樣,也沒有那么重要所以把它排在后面。常用的bootloader有vivi和uboot,一般學習uboot,主要掌握uboot的啟動流程和移植。在經過前面的學習,那么uboot對你來說已經非常容易的了,一般只需要學會使用uboot或者用已經移植好的uboot,不需要深入研究它。推薦看uboot自帶的幫助文檔。閱讀uboot源碼,推薦windows下的sourceinsight。

        十一、圖形界面開發。

        常用的GUI圖形庫有:GTK++、QT、JAVA、安卓等。有C++基礎的,建議學習QT,不會C++的,建議學JAVA。在前期的GUI開發,可以不需要使用開發板,而2440下適合跑QT,如果要跑JAVA、安卓的話,建議換一塊開發板,可以考慮Exynos4412開發板。此外,你還可以用python自帶的TKinter來開發圖形界面。推薦《QT5編程入門》、《瘋狂JAVA講義》、《瘋狂Android講義》、《python編程入門》。

        因為安卓系統是在linux的基礎上封裝了一層API,所以,如果做安卓驅動,就得掌握linux(上面前十個階段)。如果只做安卓app,你只需要使用Androidstudio或者eclipse配合安卓模擬器(最好用安卓手機),就可以了,不需要學習linux,也不需要開發板。

        在你做過幾個GUI項目之后,再學習UML和設計模式,這會大大增強你的代碼架構能力。

        十二、Web開發。

        有的時候得在ARM板上搭個web服務器,這里,得學習HTML、CSS、JavaScript、XML、Ajax、PHP等??雌饋韮热莺芏?,但其實并不多,因為這些語言都很容易上手。初學可以使用Adobe的Dreamweaver做開發,上手之后一個sublimetext配合firefox瀏覽器就可以了(還要學習MVC模式)。此外,還得會用bash或者python編寫GI程序C,這樣才可以在網頁上調用到底層的C語言接口。推薦《瘋狂HTML5/CSS3/JavaScript講義》。

        十三、雜談。

        本文沒有涉及流程圖繪制軟件、文檔生成工具等(這兩個東西在工作中會經常用到)。

        由上文可知,嵌入式軟件涉及很多計算機相關的知識,這對于電子專業的學生來說,無疑相當于跨專業那么大難度。此外,就算你掌握了上面所提及的知識,那也只是打開一扇小小的窗戶而已,還有很多事情做不了的。比如:二維碼識別、視頻采集卡等。

        BTW,嵌入式的工作也分成幾個崗位,分別是系統工程師、驅動工程師、軟件工程師(負責網頁或GUI開發)、UI工程師(又稱美工)。

        系統工程師:熟悉操作系統的內核原理、熟讀內核源碼。主要職責為系統打補丁或者添加新功能,如:熱升級、提高系統的容錯性等。一般的公司是不做這種開發的。

        驅動工程師:熟悉各種外設的驅動開發,為內核和GUI提供接口。由于很多IC廠商提供了相關芯片的驅動程序,而導致很多驅動工程師下崗(需求量減少)。

        軟件工程師:熟悉各種編程語言和GUI圖形庫、框架(不是會查文檔就可以的,而是要求非常熟悉框架)。由于項目需求經常變更,開發效率跟不上變化,所以軟件工程師的需求量大大增加。

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        嵌入式軟件開發工程師的薪資是多少?

        嵌入式軟件開發掌握哪些基礎知識呢?

        嵌入式軟件開發薪資是多少?

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